Схема включения биполярного транзистора с общим эмиттером приведена на рисунке 5.15:
Характеристики транзистора в этом режиме будут отличаться от характеристик в режиме с общей базой. В транзисторе, включенном по схеме с общим эмиттером, имеет место усиление не только по напряжению, но и по току. Входными параметрами для схемы с общим эмиттером будут ток базы Iб, и напряжение на коллекторе Uк, а выходными характеристиками будут ток коллектора Iк и напряжение на эмиттере Uэ.
Ранее при анализе биполярного транзистора в схеме с общей базой была получена связь между током коллектора и током эмиттера в следующем виде: 
В схеме с общим эмиттером (в соответствии с первым законом Кирхгофа) 
после перегруппирования сомножителей получаем: 
(5.30)
Рис. 5.15. Схема включения транзистора с общим эмиттером
Коэффициент α/(1-α) перед сомножителем Iб показывает, как изменяется ток коллектора Iк при единичном изменении тока базы Iб. Он называется коэффициентом усиления по току биполярного транзистора в схеме с общим эмиттером. Обозначим этот коэффициент значком β.
(5.31)
Поскольку величина коэффициента передачи α близка к единице (α < 1), то из уравнения (5.31) следует, что коэффициент усиления β будет существенно больше единицы (β >> 1). При значениях коэффициента передачи α = 0,98÷0,99 коэффициент усиления будет лежать в диапазоне β = 50÷100.
С учетом (5.31), а также Iк0* = Iк0/(1-α) выражение (5.30) можно переписать в виде:
(5.32)
где Iк0* = (1+β)I
Продифференцировав уравнение (5.32) по току базы Iб, получаем β = ΔIк/ΔIб. Отсюда следует, что коэффициент усиления β показывает, во сколько раз изменяется ток коллектора Iк при изменении тока базы Iб.
Для характеристики величины β как функции параметров биполярного транзистора вспомним, что коэффициент передачи эмиттерного тока определяется как α = γ·κ, где 
. Для величины β было получено значение: β = α/(1-α). Поскольку W/L << 1, а γ ≈ 1, получаем:
(5.33)
На рисунке 5.16а приведены вольт-амперные характеристики биполярного транзистора, включенного по схеме с общим эмиттером с током базы, как параметром кривых. Сравнивая эти характеристики с аналогичными характеристиками для биполярного транзистора в схеме с общей базой, можно видеть, что они качественно подобны.
Увеличение базового тока в два раза (должны прорекомбинировать две дырки) вызовет в два раза большую инжекцию через эмиттерный переход (должно инжектироваться 200 дырок) и соответственно экстракцию через коллекторный (экстрагируется 198 дырок). Таким образом, малое изменение базового тока, например, с 5 до 10 мкА, вызывает большие изменения коллекторного тока, соответственно с 500 мкА до 1000 мкА.
Продолжаем разбирать все, что связано с транзисторами и сегодня у нас на очереди одна из наиболее часто используемых схем включения. А именно
Название этой схемы во многом объясняет ее основную идею. Поскольку схема с общим эмиттером, то, собственно, эмиттер является общим электродом для входной и выходной цепей. Вот как выглядит схема с ОЭ для n-p-n транзистора:
Давайте снова разбирать все процессы для случая с использованием n-p-n транзистора. Для p-n-p суть остается той же, меняется только полярность.
Входными величинами являются напряжение база-эмиттер (U_{бэ}) и ток базы (I_{б}), а выходными – напряжение коллектор-эмиттер (U_{кэ}) и ток коллектора (I_{к}). Обратите внимание, что в этих схемах у нас отсутствует нагрузка в цепи коллектора, поэтому все характеристики, которые мы далее рассмотрим носят название статических. Другими словами статические характеристики транзистора – это зависимости между напряжениями и токами на входе и выходе при отсутствии нагрузки.
Характеристики биполярного транзистора.
Выделяют несколько основных характеристик транзистора, которые позволяют понять, как он работает, и как его использовать для решения задач.
И первая на очереди – входная характеристика, которая представляет из себя зависимость тока базы от напряжения база-эмиттер при определенном значении напряжения коллектор-эмиттер:
I_{б} = f(U_{бэ}), \medspace при \medspace U_{кэ} = const
В документации на конкретный транзистор обычно указывают семейство входных характеристик (для разных значений U_{кэ}):
Входная характеристика, в целом, очень похожа на прямую ветвь ВАХ диода. При U_{кэ} = 0 характеристика соответствует зависимости тока от напряжения для двух p-n переходов включенных параллельно (и смещенных в прямом направлении). При увеличении U_{кэ} ветвь будет смещаться вправо.
Переходим ко второй крайне важной характеристике биполярного транзистора – выходной! Выходная характеристика – это зависимость тока коллектора от напряжения коллектор-эмиттер при постоянном токе базы.
I_{к} = f(U_{кэ}), \medspace при \medspace I_{б} = const
Для нее также указывается семейство характеристик для разных значений тока базы:
Видим, что при небольших значениях U_{кэ} коллекторный ток увеличивается очень быстро, а при дальнейшем увеличении напряжения – изменение тока очень мало и фактически не зависит от U_{кэ} (зато пропорционально току базы). Эти участки соответствуют разным режимам работы транзистора.
Для наглядности можно изобразить эти режимы на семействе выходных характеристик:
Участок 1 соответствует активному режиму работы транзистора, когда эмиттерный переход смещен в прямом направлении, а коллекторный – в обратном. Как вы помните, в данном режиме незначительный ток базы управляет током коллектора, имеющим бОльшую величину.
Для управления током базы мы увеличиваем напряжение U_{бэ}, что в соответствии со входными характеристиками приводит к увеличению тока базы. А это уже в соответствии с выходной характеристикой в активном режиме приводит к росту тока коллектора. Все взаимосвязано 🙂
Небольшое дополнение. На этом участке выходной характеристики ток коллектора все-таки незначительно зависит от напряжения U_{кэ} (возрастает с увеличением напряжения). Это связано с процессами, протекающими в биполярном транзисторе. А именно – при росте напряжения на коллекторном переходе его область расширяется, а соответственно, толщина слоя базы уменьшается. Чем меньше толщина базы, тем меньше вероятность рекомбинации носителей в ней. А это, в свою очередь, приводит к тому, что коэффициент передачи тока \beta, несколько увеличивается. Это и приводит к увеличению тока коллектора, ведь:
I_к = \beta I_б
Двигаемся дальше!
На участке 2 транзистор находится в режиме насыщения. При уменьшении U_{кэ} уменьшается и напряжение на коллекторном переходе U_{кб}. И при определенном значении U_{кэ} = U_{кэ \medspace нас} напряжение на коллекторном переходе меняет знак и переход оказывается смещенным в прямом направлении. То есть в активном режиме у нас была такая картина – эмиттерный переход смещен в прямом направлении, а коллекторный – в обратном. В режиме же насыщения оба перехода смещены в прямом направлении.
В этом режиме основные носители заряда начинают двигаться из коллектора в базу – навстречу носителям заряда, которые двигаются из эмиттера в коллектор. Поэтому при дальнейшем уменьшении U_{кэ} ток коллектора уменьшается. Кроме того, в режиме насыщения транзистор теряет свои усилительные свойства, поскольку ток коллектора перестает зависеть от тока базы.
Режим насыщения часто используется в схемах ключей на транзисторе. В одной из следующих статей мы как раз займемся практическими расчетами реальных схем и там используем рассмотренные сегодня характеристики биполярного транзистора!
И, наконец, область 3, лежащая ниже кривой, соответствующей I_{б} = 0. Оба перехода смещены в обратном направлении, протекание тока через транзистор прекращается. Это так называемый режим отсечки.
Все параметры транзисторов довольно-таки сильно зависят как друг от друга, так и от температуры, поэтому в документации приводятся характеристики для разных значений. Вот, например, зависимость коэффициента усиления по току (в зарубежной документации обозначается как h_{FE}) от тока коллектора для биполярного транзистора BC847:
Как видите, коэффициент усиления не просто зависит от тока коллектора, но и от температуры окружающей среды! Разным значениям температуры соответствуют разные кривые.
Основные параметры биполярных транзисторов.
Давайте теперь рассмотрим, какие существуют параметры биполярных транзисторов, и какие предельные значения они могут принимать.
| I_{КБО} (I_{CBO}) – обратный ток коллектора – ток через коллекторный переход при определенном обратном напряжении на переходе коллектор-база и разомкнутой цепи эмиттера. |
| I_{ЭБО} (I_{EBO}) – обратный ток эмиттера – ток через эмиттерный переход при определенном обратном напряжении на переходе эмиттер-база и разомкнутом выводе коллектора. |
| I_{КЭО} (I_{CEO}) – аналогично, обратный ток коллектор-эмиттер – ток в цепи коллектор-эмиттер при определенном обратном напряжении коллектор-эмиттер и разомкнутом выводе базы. |
| U_{БЭ} (V_{BE}) – напряжение на переходе база-эмиттер при определенном напряжении коллектор-эмиттер и токе коллектора. |
| U_{КБ \medspace проб} (V_{(BR) CBO}) – напряжение пробоя перехода коллектор-база при определенном обратном токе коллектора и разомкнутой цепи эмиттера. Например, для все того же BC847: |
| U_{ЭБ \medspace проб} (V_{(BR) EBO}) – напряжение пробоя эмиттер-база при определенном обратном токе эмиттера и разомкнутой цепи коллектора. |
| U_{КЭ \medspace проб} (V_{(BR) CES}) – напряжение пробоя коллектор-эмиттер при определенном прямом токе коллектора и разомкнутой цепи базы. |
| Напряжения насыщения коллектор-эмиттер и база-эмиттер – U_{КЭ \medspace нас} (V_{CEsat}) и U_{БЭ \medspace нас} (V_{BEsat}). |
| Конечно же, важнейший параметр – статический коэффициент передачи по току для схемы с общим эмиттером – h_{21э} (h_{FE}). Для этого параметра обычно приводится диапазон возможных значений, то есть минимальное и максимальное значения. |
| f_{гр} (f_{T}) – граничная частота коэффициента передачи тока транзистора для схемы с общим эмиттером. При использовании сигнала более высокой частоты транзистор не может быть использован в качестве усилительного элемента. |
| И еще один параметр, который следует отнести к важнейшим – I_{К} (I_{C}) – максимально допустимый постоянный ток коллектора. |
И на этом заканчиваем нашу сегодняшнюю статью, большое спасибо за внимание! Подписывайтесь на обновления и не пропустите новые статьи 🙂
В этой схеме входной ток 
, выходной ток 
, входное напряжение создается между базой и эмиттером 
, а выходное – между коллектором и эмиттером 
.
Поскольку ток коллектора гораздо больше тока базы, а создаваемое им падение напряжения на нагрузке 
в высокоомной выходной цепи значительно превышает напряжение во входной цепи, то значит, схема с ОЭ усиливает и ток и напряжение и, следовательно дает очень большое усиление мощности сигнала.
Выходные характеристики транзистора по схеме с ОЭ, представляют собой зависимость от напряжения при постоянном 
. Как и для ОБ, выходные характеристики в схеме ОЭ – это коллекторные характеристики. 
.
а) выходные характеристики б) входные характеристики
Рисунок 28
|
В схеме – это прямое напряжение на ЭП, а обратное напряжение на КП 
определяются разностью 
. Но поскольку 
, можно приближенно считать, что 
.
Семейство коллекторных характеристик транзистора в схеме с ОЭ отличается от коллекторных характеристик в схеме с ОБ. Все характеристики выходят из начала координат, т.е. при 
ток – 
(рисунок 28, а).
Это объясняется тем, что КП подключен параллельно ЭП, и на нем тоже действует прямое напряжение равное 
, которое понижает потенциальный барьер. В результате основные носители заряда переходят из коллектора в базу и компенсируют поток таких же носителей заряда переходящих в коллектор от эмиттера через базу, так что 
.
Начальная коллекторная характеристика, снятая при 
имеет вид соответствующий обратной ветви ВАХ диода.
Чем больше значение тока , при котором снимается коллекторная характеристика, тем выше она располагается, т. к. для увеличения необходима более интенсивная инжекция в базу неосновных носителей заряда, чтобы осуществлялась более интенсивная рекомбинация их с основными носителями в базе. Это соответствует большему значению 
, а следовательно и тока коллектора.
Начальный, круто восходящий, участок характеристики является нерабочим. Это участок малого напряжения изменяется в пределах 
. Учитывая, что при малых соизмеримых с , отсюда напряжение на КП – 
. При 
из меньшего вычетается большее, т.е. знак 
меняется на противоположный. А это значит, что если в рабочем режиме полярность на КП соответствует обратному напряжению, то при он соответствует прямому напряжению.
При 
полярность изменяется на обратную для КП. Изменение напряжения на этом участке характеристик мало влияет на величину тока коллектора: рабочий участок характеристики идет полого но круче, чем в схеме с ОБ.
Следовательно, выходное сопротивление в схеме ОЭ велико, но меньше, чем в схеме ОБ:
(десятки килоом).
Увеличение коллекторного напряжения выше максимального приводит к пробою КП.
Входные характеристики транзистора по схеме ОЭ это базовые характеристики, представляют собой зависимость
При напряжении характеристика имеет вид прямой ветви ВАХ диода. С увеличением напряжения происходит смещение вправо вследствие расширения КП, за счет уменьшения толщины базы и числа рекомбинаций в ней, а значит и тока базы при том же значении напряжения .
Входное сопротивление в схеме ОЭ мало, но гораздо больше чем в схеме с ОБ 
(сотни и тысячи Ом).
Кроме рассмотренных семейств характеристик для практических расчетов представляет интерес еще две характеристики, проходная и прямой передачи.
Проходная характеристика – это зависимость выходного тока от входного напряжения при постоянном выходном напряжении. Для схемы с ОЭ это зависимость тока коллектора от напряжения база–эмиттер при постоянном напряжении коллектор–эмиттер 
Проходная характеристика может быть построена по точкам взятым на входных и выходных характеристиках. Она начинается не из начала координат (т.к. появляется когда 
), а при значении напряжения равным пороговому напряжению 
. Начальный участок ее пологий, а с дальнейшим увеличением напряжения характеристика становится круто восходящей и практически линейной. При напряжении 
транзистор остается закрытым, ток , а при напряжении 
транзистор открывается.
а) проходная характеристика б) прямой передачи
Рисунок 29
|
Характеристикой прямой передачи – называют зависимость выходного тока от входного. Для схемы с ОЭ это зависимость от при постоянном напряжении . 
(рисунок 29,б)
C увеличением тока базы возрастает и ток коллектора, вначале медленно, а затем быстрее и практически линейно. На характеристики транзистора сильное влияние оказывает температура, характеристики располагаются выше. Влияние температуры в схеме ОЭ значительно больше, чем в схеме ОБ. Основная причина перемещения характеристик вверх – значительное увеличение обратного тока коллекторного перехода, который в схеме с ОЭ увеличивается в десятки – сотни раз. Кроме того, усиление тока в схеме ОЭ также возрастает с ростом температуры.
Транзисторы
Транзистор — это полупроводниковый прибор, составленный из двух pn-переходов, как показано на рис. 21.1. У транзистора три вывода: эмиттер, база и коллектор. Существуют два типа транзисторов: pnp-транзисторы (рис. 21.1(а)) и npn-транзисторы (рис. 21.1(б)). По принципу работы они ничем не отличаются друг от друга, за исключением полярности подаваемого постоянного напряжения смещения.
Рассмотрим транзистор npn-типа (рис. 21.2). Переход база – эмиттер (или просто эмиттерный переход) этого транзистора смещен в прямом направлении напряжением VBE, поэтому электроны из области эмиттера будут перетекать через этот переход в область базы, создавая ток Iе. Это обычный прямой ток рта-перехода, смещенного в прямом направлении. Как только электроны попадают в область базы, они начинают испытывать притяжение положительного потенциала коллектора. Если область базы сделать очень тонкой, то почти все эти электроны проскочат через нее к коллектору. Только очень малая часть электронов собирается базой, формируя базовый ток Ib. Фактически более 95% всех электронов эмиттерного тока Iе собираются коллектором и формируют коллекторный ток Ic транзистора. Таким образом,
Iе = Ic + Ib.
Так как базовый ток Ib очень мал (чаще всего он измеряется микроамперами), то им обычно пренебрегают. Тем самым предполагается, что токи Ic и Iе равны, и каждый из них принято называть током транзистора.
Рис. 21.1. Транзисторы и их условны: обозначения: (а) pnp-тип, (б) npn-тип.
Рис. 21.2. Подача напряжений Рис. 21.3. Подача напряжений
смещения npn-транзистора. смещения pnp-транзистора.
Обратите внимание, что переход база — коллектор (или просто коллекторный переход) смещен в обратном направлении напряжением VCD. Это необходимое условие работы транзистора, поскольку в противном случае электроны не притягивались бы к коллектору. При этом в соответствии с правилом выбора направления тока (от положительного потенциала к отрицательному) считается, что ток транзистора течет от коллектора к эмиттеру.
Для рпр-транзистора полярности подачи постоянных напряжений смещения должны быть изменены на обратные, как показано на рис. 21.3. В этом случае ток транзистора представляет собой перемещение дырок от эмиттера к коллектору или электронов от коллектора к эмиттеру.
Схемы включения транзистора
Имеются три основные схемы включения транзистора в электронные цепи.
1. Схема с общим эмиттером (ОЭ). Общим выводом здесь является эмиттер: входной сигнал подается между базой и эмиттером, а выходной сигнал снимается между коллектором и эмиттером (рис. 21.4). Эта схема получила наиболее широкое распространение из-за своей гибкости и высокого коэффициента усиления.
2. Схема с общей базой (ОБ). Базовый вывод транзистора является общим выводом для входного и выходного сигналов (рис. 21.5).
3. Схема с общим коллектором (ОК). В этой схеме общим выводом для входного и выходного сигналов является коллектор. Ее называют также эмиттерным повторителем (рис. 21.6).
Интересно, что на внутреннем уровне транзистор работает во всех схемах включения совершенно одинаково, тогда как внешнее поведение его в каждом случае различно.
Рис. 21.4. Схема с общим эмиттером (ОЭ). Рис. 21.5. Схема с общей базой (ОБ).
Рис. 21.6. Схема с общим коллектором (ОК).
Обратите внимание, что выходной сигнал
снимается с эмиттера.
Каждая схема включения характеризуется своим собственным набором основных параметров, в который входят коэффициент усиления, входное и выходное сопротивления и АЧХ.
Характеристики транзистора в схеме с общим эмиттером
Поведение транзистора в статических условиях, то есть в отсутствие входного сигнала, определяют характеристики трех типов.
1. Входные характеристики, или зависимости входного тока от входного напряжения.
2. Выходные характеристики, или зависимости выходного тока от выходного напряжения.
3. Передаточные характеристики, или зависимости выходного тока от входного тока.
Описываемые ниже характеристики относятся к npn-транзистору (рис. 21.7). Для pnp-транзистора нужно изменить полярность напряжения постоянного тока на отрицательную.
Входные характеристики
На рис. 21.8 представлены входные характеристики для npn -транзистора. Они ничем не отличаются от характеристик pn -перехода диода, смещенного в прямом направлении, поскольку вход (переход база — эмиттер)
Рис. 21.8. Входные характеристики транзистора.
как раз и является таким переходом. Заметим, что, как и в диоде, входной ток Ib начинает протекать через эмиттерный переход только тогда, когда на этом переходе устанавливается требуемое значение прямого напряжения. Если это напряжение (0,3 В для Ge и 0,6 В для Si) установлено, то в дальнейшем напряжение Vbe между базой и эмиттером практически не изменяется даже при сильном увеличении тока базы. Таким образом, транзистор можно рассматривать как токовый элемент, допускающий изменение входного тока при постоянном входном напряжении.
Выходные характеристики
На рис. 21.9 приведено семейство кривых, называемых выходными характеристиками транзистора, которые устанавливают связь тока коллектора (выходного тока) Ic с напряжением на коллекторе (выходным напряжением) VCE. Для определенных значений тока базы (входного тока) Ib. Эти кривые устанавливают также взаимосвязь между входным током, с одной стороны, и выходным током и выходным напряжением — с другой. Например, для транзистора с выходными характеристиками, приведенными на рис. 21.9, при Ib = 40 мкА и VCE= 6 В ток коллектора Ic = 4 мА. Это значение легко определяется из выходной характеристики, соответствующей выбранному току базы.
Характеристика для Ib = 0 соответствует транзистору в непроводящем состоянии, т. е. в состоянии отсечки, когда величина напряжения VCEменьше требуемой величины прямого падения напряжения на эмиттерном переходе. Теоретически ток транзистора равен нулю при Ib = 0; однако реально очень слабый ток утечки всегда протекает через коллекторный переход.
Рис. 21.9. Семейство выходных характеристик транзистора.
Статический коэффициент усиления тока β
Очень важным параметром любого транзистора является его коэффициент усиления по постоянному току, называемый статическим коэффициентом усиления тока. Это коэффициент усиления тока для транзистора, находящегося в статическом режиме, то есть в отсутствие входного сигнала. Статический коэффициент усиления тока является безразмерной величиной (отношение величин двух токов) и определяется по формуле
Выходной ток Ic
β = —————————- = ——
Входной ток Ib
Величину β можно рассчитать с помощью выходных характеристик транзистора. Например, если транзистор работает в режиме, определяемом точкой Q (рабочая точка), при Ib, = 40 мкА и Ic = 4 мА, то
Передаточные характеристики
Эти характеристики устанавливают взаимосвязь между входным и выходным токами транзистора (рис. 21.10). С помощью такой характеристики можно рассчитать статический коэффициент усиления тока. Например, если точка Q — рабочая точка транзистора, то
Рис. 21.10. Передаточная характеристика транзистора.
В этом видео рассказывается о принципах работы транзистора:
Добавить комментарий
На рис. 9 приведена схема включения транзистора с общим эмиттером.
Рис. 9 Схема включения транзистора с общим эмиттером
|
Указанные недостатки устраняются, если источник эмиттерного напряжения, а в рабочем (положении и источник сигнала) включить не в эмиттерный, а в базовый провод (рис.9). В этом случае общей точкой подключения входных и выходных транзистора является вывод эмиттера. При таком включении транзистора воздействие приростов напряжения источника Еб (Е1) на эмиттерный переход(а значит и на ток эмиттера) остаётся по существу тем же, что и в схеме с общей базой, поскольку они также приложены между выводами эмиттера и базы. Но теперь источник включён в участок входной цепи с малым током базы. Последний в данном случае является входным токоми поэтому усилительное свойство VT в схеме с ОЭ характеризуется дифференциальным коэффициентом передачи тока Б :
при 
Но 
.
В свою очередь , 
.
Подставив значение 
в выражение для 
,получим
.
При 
при 
Т.о.,VT,вкл. по схеме с ОЭ, усиливает приращение тока Б (амплитуду тока сигнала) в десятки раз. Усиление по напряжению в данной схеме остаётся примерно таким же, как и в схеме с ОБ, т.е. порядка десятков. Поэтому коэффициент усиления по мощности в схеме с ОЭ
Дифференциальное входное сопротивление VT в схеме с ОЭ:
при 
значительно больше, чем в схеме с ОБ (сотни Ом.), т.к. при одном и том же приросте напряжения на Эом переходе прирост тока Б много меньше прироста тока Э.
Выходное сопротивление VT в схеме с ОЭ:
при 
меньше, чем в схеме с ОБ (десятки кОм.), поскольку один и тот же прирост К-го напряжения в схеме с ОЭ вызывает больший прирост К-го тока, чем в схеме с ОБ. Объясняется это тем, что в схеме с ОЭ небольшая часть напряжения К-го источника (а также приростов К-го напряжения) прикладывается к Э-му переходу (“-” к Э непосредственно, а “+” через К и К-ый переход к Б) [для VT n-p-n]. При этом, например, повышение Uкэ на ΔUкэ вызывает дополнительное понижение φ-го барьера в Э-ом переходе, что приводит к повышению токов Э и К.Кроме того, повышение Uкэ приводит и к увеличению UкБ , а от этого расширяется К-ый переход , что, в свою очередь приводит к понижению тока базы, но Rвыхэ определяется при условии IБ=const.Поэтому для восстановления прежнего значения IБ приходится несколько повысить напряжение UБэ, а от этого возрастают токи Iэ и Iк.
Входная статическая характеристика для схемы с ОЭ представляет собой зависимость тока Б от напряжения на Б при неизменном напряжении на К:
IБ=f (UБэ) при Uкэ=const.
Рассматривая зависимость тока Б от напряжения на Б, следует иметь в виду, что последнее воздействует на ток Б не непосредственно, а, как и в схеме с ОБ, через ток Э.Так, например, повышение UБэ вызовет увеличение Iэ.При этом за счёт роста составляющих Iэn и Iэрек увеличется и ток Б.
Рис. 11 – Семейство выходных характеристик транзистора в схеме с ОЭ
|
Сравнивая входные статические характеристики VT в схеме с ОЭ с одноимёнными характеристиками для схем с ОБ, можно заметить некоторые различия между ними:
1.В схеме с ОЭ К-ое напряжение не увеличивает входной ток (Б),а уменьшает его, то есть смещает характеристику вправо.
2.Входные характеристики в схеме с ОЭ, снятые при наличии К-го напряжения, имеют отрицательный участок (IБ<0).При малых значениях напряжения на Б (на Э-ом переходе) суммарный ток, образованный составляющими тока Б Iэn и Iэрек, оказывается меньше встречной составляющей-тока IкБо. Поэтому результирующий ток Б совпадает с направлением тока IкБо. Поэтому результирующий ток Б совпадает с направлением тока IкБо, тоесть втекает в Б.Входная характеристика пересекает горизонтальную ось в точке, для которой выполняется равенство:
Iэn + Iэрек = -IкБо.
Выходная статическая характеристика VT, включённого по схеме с ОЭ (рис.11), представляет собой график зависимости тока К от напряжения на К при неизменном токе Б:
Iкэ=f(Uкэ) при IБ=const.
Поскольку при Uкэ=0 ток К представляет собой диффузионный ток, протекающий в обратном направлении, статические выходные характеристики начинаются не с нуля, а с некоторого отрицательного значения тока.
К-ые характеристики в схеме с ОЭ имеют заметно больший угол наклона к горизонтальной оси, чем в схеме с ОБ. Это говорит о меньшем сопротивлении VT по сравнению со схемой ОБ.
Выводы:
1.В отличие от схемы с ОБ схема с ОЭ наряду с усилением по напряжению даёт также усиление по току. Поэтому усиление по мощности в схеме с ОЭ значительно больше, чем в схеме с ОБ.
2.VT, включённый по схеме с ОЭ, имеет более приемлемые значения входного и выходного сопротивлений, чем в схеме с ОБ.
3.Благодаря указанным преимуществам схемы с ОЭ находит наибольшее применение на практике.
Common Emitter Конфигурация
В общая конфигурация излучателя, база — входной терминал, коллектор является выходной клеммой, а излучатель является общей терминал для входа и выхода. Это означает, что база терминал и общий эмиттерный терминал известны как вход клеммы, тогда как коллекторная клемма и общий эмиттер клеммы известны как выходные клеммы.
В общая конфигурация эмиттера, клемма эмиттера заземлена поэтому общая конфигурация излучателя также называется заземленной Конфигурация излучателя. Иногда общая конфигурация излучателя также называется конфигурацией CE, общий эмиттер усилитель или усилитель CE. Общий эмиттер (CE) Конфигурация является наиболее широко используемым транзистором конфигурации.
усилители с общим эмиттером (CE) используются при большом токе усиление необходимо.
входной сигнал подается между клеммами базы и эмиттера в то время как выходной сигнал берется между коллектором и клеммы эмиттера. Таким образом, эмиттерная клемма транзистора является общим для ввода и вывода и, следовательно, он называется общая конфигурация излучателя.
напряжение питания между базой и излучателем обозначается V BE в то время как напряжение питания между коллектором и эмиттером обозначается V CE .
В конфигурация с общим эмиттером (CE), входной ток или базовый ток обозначается I B и выходной ток или ток коллектора обозначается I с.
Усилитель с общим эмиттером имеет средний входной и выходной импеданс уровни. Таким образом, усиление тока и напряжения общего Усилитель излучателя средний. Тем не менее, увеличение мощности является высоким.
К полностью описать поведение транзистора с конфигурацией CE, нам нужно два набора характеристики — входные характеристики и выход характеристики.
вход характеристики
входные характеристики описывают отношения между входом текущий или базовый ток (I B ) и входное напряжение или напряжение базы-эмиттера (V BE ).
Во-первых, Нарисуйте вертикальную линию и горизонтальную линию. Вертикальная линия представляет ось Y, а горизонтальная линия представляет ось X. входной ток или базовый ток (I B ) берется вдоль Ось Y (вертикальная линия) и входное напряжение (V BE ) берется вдоль оси х (горизонтальная линия).
К определить входные характеристики, выходное напряжение V CE поддерживается постоянным при нулевом напряжении и входном напряжении V BE увеличивается от нуля вольт до разных уровней напряжения.Для каждый уровень напряжения входного напряжения (V BE ), соответствующий входной ток (I B ) записывается.
А Кривая затем рисуется между входным током I B и входное напряжение V BE при постоянном выходном напряжении V CE (0 вольт).
Далее, выходное напряжение (V CE ) увеличивается с нуля вольт до определенного уровня напряжения (10 вольт) и выходной напряжение (V CE ) поддерживается постоянным на уровне 10 вольт.Пока увеличение выходного напряжения (V CE ), на входе напряжение (V BE ) поддерживается постоянным на уровне ноль вольт. После мы поддерживали постоянное выходное напряжение (V CE ) на уровне 10 вольт, входное напряжение V BE увеличивается с нуля вольт на разных уровнях напряжения. Для каждого уровня напряжения входное напряжение (V BE ), соответствующее входу ток (I B ) записывается.
А Кривая затем рисуется между входным током I B и входное напряжение V BE при постоянном выходном напряжении V CE (10 вольт).
Это процесс повторяется для более высоких фиксированных значений выходного напряжения (V CE ).
Когда выходное напряжение (V CE ) составляет ноль вольт и соединение эмиттер-база смещено вперед по входному напряжению (V BE ), соединение эмиттер-база действует как нормальный p-n переходной диод.Таким образом, входные характеристики Конфигурация CE такая же, как характеристики обычного pn соединительный диод.
обрыв напряжения кремниевого транзистора составляет 0,7 вольт и
германиевый транзистор 0,3 вольт. В нашем случае это
кремниевый транзистор. Итак, из приведенного выше графика, мы можем видеть, что
после 0,7 вольт небольшое увеличение входного напряжения (V BE )
будет быстро увеличивать входной ток (I B ).
В конфигурация с общим эмиттером (CE), входной ток (I B ) очень мало по сравнению с входным током (I E ) в общем базовая (CB) конфигурация. Входной ток в СЕ конфигурация измеряется в микроамперах (мкА) тогда как входной ток в конфигурации CB измеряется в миллиампер (мА).
В конфигурация с общим эмиттером (CE), входной ток (I B ) производится в базовой области, которая слегка легирована и имеет небольшая ширина Таким образом, базовый регион производит только небольшой вклад ток (I B ). С другой стороны, в общей базе (CB) конфигурации, входной ток (I E ) составляет производится в области эмиттера, который сильно легирован и имеет большая ширинаТаким образом, область эмиттера производит большой вклад ток (I E ). Следовательно, входной ток (I B ) производится в конфигурации с общим эмиттером (CE) по сравнению с общей базой (CB) конфигурации.
из-за для смещения вперед, соединение эмиттер-база действует как прямое смещенный диод и за счет обратного смещения коллектор-база переход действует как обратный смещенный диод.
Следовательно, ширина области обеднения на стыке эмиттер-база очень мала, тогда как ширина области истощения на коллекторно-опорный узел очень большой.
Если Выходное напряжение V CE подается на коллектор-база перехода еще больше, истощение ширина региона еще больше увеличивается.Базовая область слегка легированный по сравнению с коллектором региона. Итак, истощение область проникает больше в базовую область и меньше в коллектор регион. В результате ширина базовой области уменьшается, что в свою очередь уменьшает входной ток (I B ) производится в базовом регионе.
от Из приведенных выше характеристик видно, что для более высоких фиксированных Значения выходного напряжения V CE , кривая сдвигается к правая сторона.Это потому, что для более высоких фиксированных значений выходное напряжение, напряжение отключения увеличивается выше 0,7 вольт. Поэтому, чтобы преодолеть это снижение напряжения, больше ввода напряжение V BE необходимо, чем в предыдущем случае.
Выход характеристики
выходные характеристики описывают отношения между выходной ток (I C ) и выходное напряжение (V CE ).
Во-первых, Нарисуйте вертикальную линию и горизонтальную линию. Вертикальная линия представляет ось Y, а горизонтальная линия представляет ось X. выходной ток или ток коллектора (I C ) берется вдоль оси y (вертикальная линия) и выходное напряжение (V CE ) берется вдоль оси х (горизонтальная линия).
К определить выходные характеристики, входной ток или Базовый ток I B поддерживается постоянным на уровне 0 мкА, а выход напряжение V CE увеличивается от нуля вольт до разные уровни напряжения.Для каждого уровня выходного напряжения, соответствующий вывод ток (I C ) записывается.
А Затем строится кривая между выходным током I C и выходное напряжение V CE при постоянном входном токе I B (0 мкА).
Когда базовый ток или входной ток I B = 0 мкА, транзистор работает в области отсечки.В этом регион, оба соединения смещены в обратном направлении.
Далее, входной ток (I B ) увеличивается от 0 мкА до 20 мкА путем регулировки входного напряжения (V BE ). Вход ток (I B ) поддерживается постоянным на уровне 20 мкА.
Пока повышение входной ток (I B ), выходное напряжение (V CE ) поддерживается постоянным на уровне 0 вольт.
После того, как мы сохранили ввод ток (I B ) постоянный при 20 мкА, выходное напряжение (V CE ) увеличивается с нуля вольт на разные уровни напряжения. Для каждого уровня напряжения выходного напряжения (V CE ), соответствующий выходной ток (I C ) записывается.
А Затем строится кривая между выходным током I C и выходное напряжение V CE при постоянном входном токе I B (20 мкА).Эта область известна как активная область транзистора. В этом регионе соединение эмиттер-база смещено вперед и соединение коллектор-база обратное смещение.
Это шаги повторяются для более высоких фиксированных значений входного тока I B (Т.е. 40 мкА, 60 мкА, 80 мкА и т. Д.).
Когда Выходное напряжение V CE снижается до небольшого значения (0.2 V), соединение коллектор-база становится смещенным вперед. это потому что выходное напряжение V CE имеет меньший эффект на контакте коллектор-база, чем входное напряжение V BE .
As мы знаем, что соединение эмиттер-база уже вперед предвзятым. Поэтому, когда оба перехода смещены вперед, транзистор работает в области насыщения.В этом регион, небольшое увеличение выходного напряжения V CE будет Быстро увеличивается выходной ток I C .
Транзистор параметры
Динамический ввод сопротивление (r и )
Динамический вход Сопротивление определяется как коэффициент изменения входного напряжения или базовое напряжение (V BE ) с соответствующим изменением во входном токе или базовом токе (I B ), с выходное напряжение или напряжение коллектора (V CE ) сохраняется при постоянная.
В
Конфигурация CE, входное сопротивление очень низкое.
динамический вывод сопротивление определяется как коэффициент изменения выходного напряжения или коллектор напряжения (V CE ) к соответствующему изменение выходного тока или тока коллектора (I C ), с входным током или базовым током (I B ), сохраненным на постоянная.
В Конфигурация CE, выходное сопротивление высокое.
Коэффициент усиления по току (α)
Коэффициент усиления по току транзистора в конфигурации CE определяется как Соотношение выходного тока или тока коллектора (I C ) на входной ток или базовый ток (I B ).
Коэффициент усиления по току транзистора в конфигурации CE высокий.Таким образом, транзистор в конфигурации CE используется для усиление тока.
,Транзисторный усилитель с общим эмиттером
»Electronics Notes
Общая конфигурация усилителя эмиттера обеспечивает усиление напряжения и является одной из наиболее широко используемых конфигураций транзисторов для проектирования электронных схем.
Учебное пособие по проектированию схем транзисторов Включает в себя: Проектирование схем транзисторов
Конфигурации цепей
Общий эмиттер
Общая схема излучателя
Последователь эмитента
Общая база
Смотри также: Типы транзисторных цепей
Общая схема эмиттерного транзисторного усилителя является одной из основных цепей для использования в конструкции электронных схем, предлагающей множество преимуществ.
Конфигурация общей схемы эмиттера используется во многих областях проектирования электронных схем: в качестве усилителя звука, в качестве базового переключателя для логических схем, в качестве общего аналогового усилителя и во многих других применениях.
Конфигурация общей схемы эмиттера обеспечивает усиление напряжения в сочетании с умеренным усилением тока, а также средний входной и средний выходной импеданс. Таким образом, общая конфигурация излучателя является хорошей универсальной схемой для использования во многих приложениях.
На этом этапе также стоит отметить, что транзисторный усилитель с общим эмиттером инвертирует сигнал на входе. Поэтому, если сигнал, который растет, поступает на вход усилителя общего эмиттера, это приведет к падению выходного напряжения. Другими словами, он имеет изменение фазы на 180 ° по всей цепи.
В зависимости от фактической конструкции электронных схем общий эмиттер не использует слишком много электронных компонентов, иногда всего два резистора, хотя, если для смещения требуется настройка для аналоговых цепей, можно использовать четыре резистора и три конденсатора.
Основы эмиттерного транзисторного усилителя Основы
Из трех типов конфигурации транзисторов, используемых в конструкции электронных схем, общий эмиттер является наиболее широко используемым из-за его ключевых атрибутов.
Усилитель общего эмиттера имеет сигнал, подаваемый на базу, и затем вывод берется из схемы коллектора. Однако, как следует из названия этой схемы, ключевым атрибутом является то, что схема эмиттера является общей как для входа, так и для выхода.
Конфигурация схемы общего эмиттера транзистораОбщая конфигурация эмиттера одинаково применима как к NPN-транзистору, так и к PNP-транзистору. Тем не менее, разновидность NPN чаще используется из-за более широкого использования NPN-транзисторов.
Общие характеристики транзисторного усилителя эмиттера
При выборе конфигурации транзистора, которая будет использоваться в конструкции электронной схемы, необходимо учитывать различные атрибуты трех типов: общий эмиттер, общий коллектор и общая база, и выбрать тот, который наиболее подходит.
В приведенной ниже таблице приведены основные характеристики конфигурации общего эмиттерного транзистора.
| Общие характеристики эмиттерного транзисторного усилителя | |||
|---|---|---|---|
| Параметр | Характеристики | ||
| Повышение напряжения | Средний | ||
| Ток усиления | Средний | ||
| Прирост мощности | Высокий | ||
| Соотношение фаз входа / выхода | 180 ° | ||
| Входное сопротивление | Средний | ||
| Выходное сопротивление | Средний | ||
Из этих характеристик видно, что общая конфигурация излучателя обеспечивает хорошую всестороннюю производительность.Одним из ключевых факторов является то, что он обеспечивает хороший уровень усиления по напряжению, что является обязательным атрибутом при разработке электронных схем для многих приложений.
Схема также является относительно простой, требующей нескольких электронных компонентов, в зависимости от того, как выполняются требования к дизайну электронной схемы.
Уровни полного сопротивления усилителя эмиттера
Одним из ключевых атрибутов, которые необходимо учитывать при разработке любого электронного устройства, являются уровни импеданса.
Входной импеданс обычно составляет около 1 кОм, хотя он может значительно варьироваться в зависимости от значений и условий цепи. Низкое входное сопротивление является следствием того факта, что вход подается на базу и эмиттер, где имеется прямое смещение,
Также выходное сопротивление может быть относительно высоким. Опять же, это значительно зависит от выбранных значений электронных компонентов и допустимых текущих уровней. Выходное сопротивление может достигать 10 кОм или даже больше.Однако, если утечка тока позволяет получать более высокие уровни тока, выходное сопротивление может быть значительно уменьшено. Уровень сопротивления или импеданса обусловлен тем фактом, что выходной сигнал берется с коллектора, в котором имеется обратное смещение.
Усилитель на транзисторном усилителе с общим эмиттером
Еще одним важным фактором, который следует учитывать в начале проектирования электронных схем, является уровень усиления, который может быть достигнут. Можно определить две формы усиления: усиление по току и усиление по напряжению.
Коэффициент усиления по току для общей схемы усилителя эмиттера обозначается греческим символом β. Это отношение тока коллектора к базовому току. Это можно рассматривать как отношение выходного тока к входному току. Чтобы получить точную величину усиления для сигнала, часто используется усиление тока для небольших входных изменений тока. Используя это, коэффициент усиления по току β и изменения входного и выходного тока связаны следующим образом:
Где
β = усиление тока
ΔIc = изменение тока коллектора
ΔIb = изменение базового тока
Для того, чтобы посмотреть на усиление напряжения общей схемы усилителя эмиттера, необходимо посмотреть на сопротивления или импедансы для входа и выхода.
β знак равно Δ я с Δ я б знак равно Δ В с р с Δ В б р б A v = Δ V c Δ V b
Следовательно:
v знак равно β р с р б Где
Av = усиление напряжения
Rc = выходное сопротивление цепи коллектора
Rb = входное сопротивление базовой цепи
Соотношение фаз входа-выхода общего эмиттера
Транзисторный усилитель с общим эмиттером является единственной конфигурацией, которая дает инверсию на 180 ° между входным и выходным сигналами.
Причину этого можно увидеть из того факта, что с ростом входного напряжения ток увеличивается через базовую цепь. Это, в свою очередь, увеличивает ток в цепи коллектора, то есть имеет тенденцию включать транзистор. Это приводит к падению напряжения между клеммами коллектора и эмиттера.
Таким образом, увеличение напряжения между базой и эмиттером привело к падению напряжения между клеммами коллектора и эмиттера, иными словами, фаза двух сигналов была инвертирована.
Практические общие схемы усилителя излучателя
При разработке электронных схем для различных применений и для удовлетворения различных требований можно использовать один из множества вариантов общей схемы эмиттерного транзистора.
В то время как основные теоретические схемы, показанные выше, могут в общих чертах описать основные операции усилителя с общим эмиттером.
Однако, чтобы схема могла работать в реальной системе, необходимо добавить другие элементы, такие как смещение, развязка и тому подобное.В результате общая схема усилителя с общим эмиттером использует несколько компонентов, чтобы обеспечить его работу в требуемом режиме.
Простой логический усилитель с общим эмиттером
Первый пример — это самая простая форма общей схемы эмиттера, использующая очень мало электронных компонентов. Обычно он используется для управления нагрузкой от цифрового выхода предыдущего этапа.
Схема базового эмиттерного транзисторного усилителя | R1 | R1 ограничивает ток базы и предотвращает повреждение соединения эмиттера базы.Его следует рассчитать, чтобы обеспечить достаточный ток коллектора с минимальным усилением тока для транзистора, и включить некоторый запас для обеспечения его правильного включения. | |
| R2 | Этот резистор обеспечивает путь к земле и помогает с переключением скорости транзистора. | |
| R3 | Это нагрузочный резистор коллектора в усилителе общего эмиттера. | |
При управлении небольшим транзистором общего назначения от логического выхода 5 В типичные значения могут быть 2 к2 для R1 и 22 к для R2.
Простой усилитель с общим излучателем для управления реле
Часто полезно использовать простую общую схему эмиттера для управления реле. Простая схема, показанная выше, может быть адаптирована для управления реле.
Необходимо учитывать ток, необходимый для переключения и удержания реле, и в базовой цепи должен протекать ток, достаточный для того, чтобы требуемый ток протекал в цепи коллектора.
Для многих реле резистор R1 может составлять около 2 кОм, а R2 — 22 кОм, но они должны быть рассчитаны в схеме электронных схем для обеспечения требуемого тока.
Простая общая схема привода реле эмиттерного транзистораСледует отметить, что при высоком входном напряжении реле активируется. Это когда коллектор включен и напряжение коллектора снижается.
Включен диод для подавления обратной ЭДС, возникающей при отключении тока, протекающего через катушку реле.Важно предотвратить повреждение транзистора.
Общая схема эмиттера с использованием одноосновного транзистора смещения
Общая схема эмиттера с использованием одноосновного транзистора смещения | R1 | R1 ограничивает ток базы и предотвращает повреждение соединения эмиттера базы. Его следует рассчитать, чтобы обеспечить достаточный ток коллектора с минимальным усилением тока для транзистора, и включить некоторый запас для обеспечения его правильного включения. | |
| R1 | Этот резистор обеспечивает смещение для транзистора. Его значение должно быть рассчитано, чтобы дать требуемый ток коллектора. | |
| R3 | Это нагрузочный резистор коллектора в усилителе общего эмиттера. Его значение рассчитывается таким образом, чтобы при токе покоящегося коллектора оно уменьшилось бы на половину напряжения на шине, при условии, что конструкция электронной схемы используется в качестве линейного усилителя. | |
Этот тип общей схемы эмиттера очень прост, сводит к минимуму количество электронных компонентов и использует один резистор для смещения базы. Он не обеспечивает производительность, требуемую многими цепями, так как коэффициент усиления транзистора будет отличаться от одного устройства к следующему, и это изменит работу схемы.
Общая схема эмиттера с использованием одноосновного транзистора смещения (2)
Эта версия повторителя-эмиттера с одним базовым резистором обеспечивает немного большую предсказуемость схемы.
Подключив резистор смещения между коллектором и базой, это обеспечивает дополнительную стабильность для условий постоянного тока.
Общая схема эмиттера с использованием транзистора с одним основанием между коллектором и базойТранзисторный усилитель с общим эмиттером с постоянным напряжением и соединением переменного тока
Приведенная ниже схема показывает схему электронной схемы для общего усилителя эмиттера с резисторами, чтобы обеспечить требуемый ток смещения для линейной работы, а также конденсаторов связи и развязки для работы от переменного тока.
Схема базового эмиттерного транзисторного усилителяВнутри схемы имеется ряд компонентов, которые предоставляют различные функции для обеспечения работы всей схемы в соответствии с требованиями:
| R1, R2 | Эти резисторы обеспечивают смещение базы транзистора. | |
| R3 | Это нагрузочный резистор коллектора в усилителе общего эмиттера. | |
| R4 | Этот резистор в усилителе общего эмиттера обеспечивает меру обратной связи по постоянному току, чтобы обеспечить поддержание условий постоянного тока в цепи. | |
| С1, С2 | Эти конденсаторы обеспечивают связь переменного тока между ступенями. Их нужно выбирать так, чтобы обеспечить незначительное реактивное сопротивление на частотах работы. | |
| C3 | Это конденсатор байпаса. Эффект R4 заключается в уменьшении усиления цепи. Обход резистора позволяет достичь более высоких уровней усиления переменного тока. | |
Схема, показанная выше, заключается в том, что если основной усилитель переменного тока связан с общим эмиттером.
Общая схема эмиттера может использоваться в различных формах.- иногда в качестве транзисторного логического выхода, усилителя с прямой связью и во многих областях. Он широко используется, обеспечивая хороший компромисс между напряжением и усилением тока, а также входным и выходным импедансом.
Больше схем и схемотехники:
Основы операционного усилителя
Операционные усилители
Цепи питания
Транзисторная конструкция
Транзистор Дарлингтон
Транзисторные схемы
Полевые схемы
Схема символов
Вернуться в меню «Схема»., ,
Общая база
Конфигурация
В общая базовая конфигурация, эмиттер является входной клеммой, коллектор является выходной клеммой, а базовая клемма подключен как общий терминал для входа и выхода. Который означает, что эмиттерный терминал и общий базовый терминал известны в качестве входных клемм, тогда как клемма коллектора и общая Базовые клеммы известны как выходные клеммы.
В общая базовая конфигурация, базовый терминал заземлен так общая базовая конфигурация также называется заземленной базой конфигурации. Иногда упоминается общая базовая конфигурация в качестве общего базового усилителя, усилителя CB или CB конфигурации.
входной сигнал подается между эмиттером и базовыми клеммами в то время как соответствующий выходной сигнал принимается через коллекторные и базовые клеммы.Таким образом, базовый терминал транзистор является общим для входных и выходных клемм и следовательно, он называется общей базовой конфигурацией.
напряжение питания между базой и излучателем обозначается V BE в то время как напряжение питания между коллектором и базой обозначается по V CB .
As упоминалось ранее, в каждой конфигурации базовый излучатель J E всегда смещен вперед и коллектор J C всегда обратный предвзятым.Поэтому в общей базовой конфигурации Соединение база-эмиттер J E смещено вперед и коллектор J C имеет обратное смещение.
общая базовая конфигурация для обоих NPN и PNP Транзисторы показаны на рисунке ниже.
от На приведенных выше схемах транзисторов npn и pnp он может следует заметить, что для транзисторов npn и pnp вход применяется к излучателю, а выход берется из коллектор.Общей клеммой для обеих цепей является основание.
Текущий поток в общей базе усилитель
Для Ради понимания, давайте рассмотрим NPN транзистор в общая базовая конфигурация.
NPN-транзистор формируется, когда один р-тип полупроводниковый слой зажат между двумя n-типами полупроводниковые слои.
Соединение база-эмиттер J E смещено вперед Напряжение питания V BE при коллектор-базе переход J C смещен в обратном направлении напряжением питания V CB .
из-за
до прямого напряжения смещения V BE , свободные электроны
(большинство перевозчиков) в регионе эмитента испытывают
сила отталкивания от отрицательной клеммы аккумулятора
аналогично отверстия
(большинство перевозчиков) в базовом регионе испытывают
сила отталкивания от положительного конца
аккумулятор.
As В результате свободные электроны начинают течь от эмиттера к основанию аналогично отверстия начинают течь от основания к излучателю. Таким образом, бесплатно электроны, которые текут от эмиттера к основанию и отверстиям которые текут от основания к эмиттеру, проводит электрический ток. Фактический ток переносится свободными электронами которые текут от излучателя к базе.Тем не менее, мы следуем обычный текущее направление от базы к излучателю. таким образом электрический ток вырабатывается в области основания и эмиттера.
свободные электроны, которые текут от эмиттера к основанию, будут
совместить с отверстиями в базовой области аналогично отверстиям
которые текут от основания к излучателю, будут объединяться с
электроны в области эмиттера.
от На приведенном выше рисунке видно, что ширина базовой области очень худой Поэтому только небольшой процент бесплатных электроны из области эмиттера будут соединяться с отверстиями в базовый регион и оставшееся большое количество свободных электроны пересекают основную область и входят в коллектор область.Большое количество свободных электронов, которые вошли в регион коллекционера будет испытывать притяжение со стороны положительный вывод батареи. Следовательно, свободный электроны в области коллектора будут течь к положительный вывод батареи. Таким образом, электрический ток производится в коллекционном регионе.
Электрический ток, производимый в области коллектора, в первую очередь из-за свободных электронов из области эмиттера аналогично электрический ток, произведенный в базовой области, также прежде всего из-за свободных электронов из области эмиттера.Следовательно, ток эмиттера больше основания ток и ток коллектора. Ток эмиттера является суммой базового тока и тока коллектора.
I E = I B + I C
Мы знать, что ток эмиттера является входным током и коллектором ток это выходной ток.
выходной ток коллектора меньше, чем входной эмиттер ток, поэтому усиление тока этого усилителя на самом деле менее 1.Другими словами, общий базовый усилитель ослабляет электрический ток, а не усиливает его.
база-эмиттер J E на входной стороне действует как прямой смещенный диод. Таким образом, общий базовый усилитель имеет низкий входное сопротивление (низкое сопротивление входному току). На С другой стороны, коллектор-база J C в выходная сторона действует как обратная сторона смещенный диод.Таким образом, общий базовый усилитель имеет высокий выходное сопротивление.
Следовательно, общий базовый усилитель обеспечивает низкий входной импеданс и высокий выходное сопротивление.
Транзисторы
с низким входным сопротивлением и высоким выходным сопротивлением
обеспечить усиление высокого напряжения.
Даже хотя коэффициент усиления по напряжению высокий, коэффициент усиления по току очень низкий и общее усиление мощности общего базового усилителя является низким по сравнению с другими конфигурациями транзисторного усилителя.
транзисторные усилители с общей базой в основном используются в приложения, где требуется низкий входной импеданс.
общий базовый усилитель в основном используется в качестве усилителя напряжения или текущий буфер.
Это тип транзисторного устройства не очень распространен и не так же широко используется, как и две другие конфигурации транзисторов.
Принцип работы транзистора pnp с конфигурацией CB такой же как npn транзистор с конфигурацией CB. Единственный Разница в NPN-транзисторах свободных электронов проводят большую часть ток в то время как в транзисторе pnp отверстия проводят больше всего текущего.
К
полностью описать поведение транзистора с CB
Конфигурация, нам нужно два набора характеристик: они
- вход
характеристики
- Выход характеристики.
вход характеристики
входные характеристики описывают отношения между входом ток (I E ) и входное напряжение (V BE ).
Во-первых, Нарисуйте вертикальную линию и горизонтальную линию. Вертикальная линия представляет ось Y, а горизонтальная линия представляет ось X. входной ток или ток эмиттера (I E ) берется вдоль оси y (вертикальная линия) и входное напряжение (V BE ) берется вдоль оси х (горизонтальная линия).
К определить входные характеристики, выходное напряжение V CB (напряжение коллектора) поддерживается постоянным при нулевом напряжении и входное напряжение V BE увеличивается от нуля вольт на разные уровни напряжения.Для каждого уровня напряжения входное напряжение (V BE ), входной ток (I E ) записано на бумаге или в любой другой форме.
Кривая тогда между входным током I E и входным напряжением V BE при постоянном выходном напряжении V CB (0 вольт).Далее, выходное напряжение (V CB ) увеличивается от нуля вольт до определенного уровня напряжения (8 вольт) и поддерживается постоянным на 8 вольт.Увеличивая выходное напряжение (V CB ), входное напряжение (V BE ) поддерживается постоянным на нуле вольт. После того как мы сохранили выходное напряжение (V CB ) постоянное при 8 вольт, входное напряжение V BE составляет увеличился с нуля вольт до разных уровней напряжения. Для каждый уровень напряжения входного напряжения (V BE ), Входной ток (I E ) записывается на бумаге или в любом другая форма.
А Кривая затем рисуется между входным током I E и входное напряжение V BE при постоянном выходном напряжении V кБ (8 вольт).
Это повторяется для более высоких фиксированных значений выходного напряжения (V CB ).
Когда выходное напряжение (V CB ) составляет ноль вольт и Соединение базы-эмиттера J E смещено вперед входное напряжение (V BE ), соединение эмиттер-база действует как обычный p-n переходной диод.Таким образом, входные характеристики такие же, как прямые характеристики нормального pn соединительный диод.
обрыв напряжения кремниевого транзистора составляет 0,7 вольт и германиевый транзистор 0,3 вольт. В нашем случае это кремниевый транзистор. Итак, из приведенного выше графика, мы можем видеть, что после 0,7 вольт небольшое увеличение входного напряжения (V BE ) быстро увеличит входной ток (I E ).
Когда выходное напряжение (V CB ) увеличивается от нуля вольт до определенного уровня напряжения (8 вольт) эмиттера ток будет увеличен, что, в свою очередь, уменьшает ширина области обеднения на стыке эмиттер-база. В следствии, снижение напряжения будет уменьшено. Поэтому кривые смещен влево для более высоких значений выхода напряжение V кБ .
Выход характеристики
выходные характеристики описывают отношения между выходной ток (I C ) и выходное напряжение (V CB ).
Во-первых, Нарисуйте вертикальную линию и горизонтальную линию. Вертикальная линия представляет ось Y, а горизонтальная линия представляет ось X. выходной ток или ток коллектора (I C ) берется вдоль оси Y (вертикальная линия) и выходное напряжение (V CB ) берется вдоль оси х (горизонтальная линия).
К определить выходные характеристики, входной ток или ток эмиттера I E поддерживается постоянным на нуле мА и выходное напряжение V CB увеличивается от нуля вольт на разные уровни напряжения. Для каждого уровня напряжения выходное напряжение V CB , выходной ток (I C ) записывается.
А Затем строится кривая между выходным током I C и выходное напряжение V CB при постоянном входном токе I E (0 мА).
Когда ток эмиттера или входной ток I E равен 0 мА, транзистор работает в области отсечки.
Далее, входной ток (I E ) увеличен с 0 мА до 1 мА путем регулировки входного напряжения V BE и входного ток I E поддерживается постоянным на уровне 1 мА. Пока увеличение входного тока I E , выходного напряжения V CB поддерживается постоянным.
после мы поддерживали постоянный входной ток (I E ) на уровне 1 мА, выходное напряжение (V CB ) увеличивается от нуля вольт на разных уровнях напряжения. Для каждого уровня напряжения выходное напряжение (V CB ), выходной ток (I C ) записывается.
А Затем строится кривая между выходным током I C и выходное напряжение V CB при постоянном входном токе I E (1 мА).Этот регион известен как активный регион транзистор.
Это повторяется для более высоких фиксированных значений входного тока I E (Т.е. 2 мА, 3 мА, 4 мА и т. Д.).
от
Приведенные выше характеристики, мы можем видеть, что для постоянного
входной ток I E , при выходном напряжении V CB увеличивается, выходной ток I C остается
постоянная.
ат область насыщения, оба эмиттер-база J E и коллектор J C имеют прямое смещение. Из приведенного выше графика мы видим, что внезапное увеличение ток коллектора при выходном напряжении V CB составляет переход коллектор-база J C смещен вперед.
Ранний эффект
из-за для направления смещения, соединение база-эмиттер J E действует в качестве прямого смещенного диода и из-за обратного смещения, коллектор J C действует как обратное смещение диод.
Следовательно, ширина истощения область на стыке база-эмиттер J E очень мала, тогда как ширина области истощения на Коллекторное соединение J C очень большое.
Если Выходное напряжение V CB подается на коллекторное соединение J C дополнительно увеличено, ширина области истощения еще больше увеличивается.Базовый регион слегка легирован по сравнению с областью коллектора. Так что область истощения проникает больше в базовую область и меньше в область коллектора. В результате ширина основания регион уменьшается. Эта зависимость базовой ширины от выхода Напряжение (V CB ) известно как ранний эффект.
Если Выходное напряжение V CB подается на коллекторное соединение J C сильно увеличено, ширина основания может быть уменьшена до нуля и вызывает напряжение пробой в транзисторе.Это явление известно как удар через.
Транзистор параметры
Динамический ввод сопротивление (r и )
Динамический входное сопротивление определяется как коэффициент изменения входного напряжение или напряжение эмиттера (V BE ) на соответствующее изменение входного тока или тока эмиттера (I E ), с выходным напряжением или напряжением коллектора (V CB ) держится на постоянном.
Входное сопротивление общей базы Усилитель очень низкий.
динамический вывод сопротивление (r o )Динамический вывод сопротивление определяется как коэффициент изменения выходного напряжения или коллектор напряжения (V CB ) к соответствующему изменение выходного тока или тока коллектора (I C ), с сохранением входного тока или тока эмиттера (I E ) при постоянном.
Выходное сопротивление общего Базовый усилитель очень высокий.
Коэффициент усиления по току (α)
ток Коэффициент усиления транзистора в конфигурации CB определяется как отношение выходного тока или тока коллектора (I C ) на входной ток или ток эмиттера (I E ).
Коэффициент усиления по току транзистора в конфигурации CB меньше единство.Типичное усиление тока общего базового усилителя 0,98.
,Биполярный транзистор
(BJT)
Биполярный переходной транзистор (BJT) (Внешняя ссылка на Википедию)Биполярный соединительный транзистор (BJT) имеет три контакта, подключенных к трем легированные полупроводниковые области. В NPN-транзисторе тонкий и слегка легированный Основание P-типа расположено между сильно легированным излучателем N-типа и еще один коллектор N-типа ; в то время как в транзисторе PNP, тонкий и Легко легированный N-тип Основание зажато между сильно легированным P-типом Излучатель и еще один коллектор P-типа .В следующем мы будем Рассмотрим только NPN BJT.
Во многих схемах транзисторных схем (особенно, когда существует большое количество транзисторов в цепи), круг в символе транзистор опущен. На рисунках ниже показано поперечное сечение двух NPN транзисторы. Обратите внимание, что хотя и коллектор и эмиттер Транзисторы выполнены из полупроводникового материала N-типа, они имеют полностью другая геометрия и, следовательно, не могут быть взаимозаменяемы.
Все ранее рассмотренные компоненты (резистор, конденсатор, катушка индуктивности и диод) имеет две клеммы (выводы) и поэтому может характеризоваться единственная связь между проходящим током и напряжением через два отведения. Иными словами, транзистор является трехконтактным компонентом, которая может рассматриваться как двухпортовая сеть с портом ввода и выходной порт, каждый из которых образован двумя из трех терминалов и характеризуется отношениями входных и выходных токов и напряжений.
В зависимости от того, какой из трех терминалов используется в качестве общего терминала, может быть три возможных конфигурации для двухпортовой сети, образованной транзистор:
- Общий эмиттер (CE),
- Общая база (CB),
- Общий коллектор (СС).
- Common-Base (CB) конфигурация
Конфигурация CB может рассматриваться как двухпортовая схема. Вход порт сформирован излучателем и базой, выходной порт образован коллектор и база.Два напряжения и применяются соответственно эмиттеру и коллектору, относительно общая база, так что соединение BE смещено вперед, в то время как CB-соединение обратное смещение.
Полярность и направление связаны с PN-соединение между E и B такое же, как и у диод, полярность напряжения: положительный на P, отрицательный на N, ток направление: от Р до Н, но и направление связанные с PN-переходом между основанием и коллектором определяется противоположно.
Поведение NPN-транзистора определяется его двумя PN-переходами:
- PN-соединение прямого смещения базового излучателя (BE) позволяет Основные носители заряда, электроны, в эмиттере N-типа идти через PN-соединение, чтобы прибыть на базу P-типа, образуя ток эмиттера.
- Так как основание тонкое и легированное, лишь небольшое количество электроны из эмиттера (например, 1%) объединяются с большинство носителей, отверстия, в основании P-типа, чтобы сформировать основание ток .Процент зависит от легирования и геометрии материала.
- Большинство электронов из эмиттера (например, 99%), теперь миноритарные перевозчики в базе P-типа, могут пройти обратное смещенная PN-коллекторная база для соединения с коллектором N-типа формируя ток коллектора ,
Коэффициент усиления по току или коэффициент передачи по току этой цепи CB, обозначается, определяется как соотношение между током коллектора трактуется как выход, а ток эмиттера трактуется как вход:
т.е.эл.грамм. (8) Соотношения между током и напряжением как на входе и выходные порты описываются следующим входом и выходом характеристики.
- Входные характеристики:
Входной ток является функцией, а также вход Напряжение, которое является гораздо более доминирующим:
Обратите внимание, что это мало влияет на.Здесь и связан с излучателем базы PN-перехода удовлетворить отношения для диода:(10)
Напряжение на прямолинейном PN-переходе может быть аппроксимировано по ,(11) - Выходные характеристики:
Выходной ток является функцией выходного напряжения а также входной ток, который является гораздо более доминирующим:
Как и я.то есть соединение CB является обратным смещен, ток зависит только от. Когда , это ток, вызванный переходом миноритариев PN-соединение. Это похоже на напряжение тока диода характеристики, замеченные ранее, за исключением того, что обе оси поменялись местами ( полярность и направление определены противоположно). Когда увеличивается, является увеличился соответственно. Тем не менее, как выше, не вызывает больше электронов от эмиттера, это мало влияет на.(12) Обратите внимание, что когда, PN-переход между базой и коллектором не смещено (короткое замыкание), все еще есть ненулевой коллектор ток, образованный электронами, исходящими от эмиттера, через оба PN-соединения, чтобы сформировать ток замкнутого контура.
- Конфигурация с общим эмиттером (CE)
Два напряжения и приложены соответственно к базе и коллектор по отношению к общему эмиттеру. типично ято есть, соединение BE смещено вперед, в то время как CB соединение обратное смещение, так же, как конфигурация CB. Напряжения конфигураций CB и CE связаны с:
или (13) Конфигурация CE может рассматриваться как двухпортовая схема. Вход порт сформирован излучателем и базой, выходной порт образован коллектор и эмиттер. Коэффициент усиления по току в цепи СЕ, обозначенный по, определяется как соотношение между током коллектора рассматривается как выход, а базовый ток рассматривается как вход:
Например, если , затем ,(14) Два параметра и связаны с любым из следующий:
(15) Соотношения между током и напряжением как на входе и выходные порты описываются следующим входом и выходом характеристики.
Соотношение между входными и выходными токами CB и CE Конфигурации приведены ниже:
| (18) |
- Общая База:
- общий эмиттер:
Коллектор характеристик общего основания (CB) и общего эмиттера (CE) конфигурации имеют следующие различия:
- в цепи CB немного меньше, чем в цепи СЕ намного больше чем.
- В цепи CB, когда; в то время как в цепи CE когда (как имеет эффект подавления).
- Увеличение немного увеличится, но больше значительно увеличить , тем самым вызывая больше значительно увеличилось
- в CB является функцией двух переменных и, но первое гораздо важнее, чем второе. в CE является функцией двух переменных и, но первое гораздо важнее, чем второе.
- в CB является функцией двух переменных и.Когда оно небольшое, его небольшое увеличение приведет к значительному увеличению из Но его дальнейшее увеличение не вызовет особых изменений в до насыщения (все доступные носители заряда движутся со скоростью насыщения добраться до коллектора С), в основном определяется.
- в CE является функцией двух переменных и. Когда мало ( ), его небольшое увеличение вызовет значительное увеличение. Но когда , его дальнейшее увеличение не вызовет большого изменения в связи с насыщением (все доступные заряд носители движутся со скоростью насыщения, чтобы добраться до коллектора С), в основном определяется.
Различные параметры транзистора изменяются в зависимости от температуры. Например, увеличивается вместе с температурой.
,